平行轴传动的不等压力角端面双圆弧齿轮机构制造技术

本发明专利技术公开了一种平行轴传动的不等压力角端面双圆弧齿轮机构及设计方法，属于齿轮传动领域，双圆弧齿轮机构包括轴线平行的小轮和大轮组成，小轮和大轮的端面齿廓均由凸圆弧齿廓、直线齿廓、凹圆弧齿廓和齿根过渡曲线组成，齿廓的具体结构由啮合线参数方程和重合度、齿数、传动比等参数共同确定；正确安装时小轮和大轮的凸凹圆弧在轮齿端面同时实现双点啮合接触，且两个啮合点具有不等压力角，在驱动器带动下小轮和大轮旋转，实现两轴间的传动。本发明专利技术公开的设计方法可用于平行轴传动的不等压力角双圆弧齿轮机构设计，具有设计简单、易润滑、齿根弯曲强度高、传动比和重合度大、承载能力强等优点，可广泛应用于双轮铣等工程机械的传动系统设计。的传动系统设计。的传动系统设计。

【技术实现步骤摘要】
平行轴传动的不等压力角端面双圆弧齿轮机构


[0001]本专利技术涉及齿轮传动领域，具体涉及一种平行轴传动的不等压力角端面双圆弧齿轮机构。

技术介绍

[0002]齿轮作为机械核心基础零部件，广泛应用于机床、汽车、机器人、风电、煤矿、航空航天等装备制造业领域和国民经济主战场，其性能优劣直接决定着重大装备和高端工业产品的质量、性能和可靠性。高性能齿轮等核心基础零部件的研究是推动工业转型升级、提升国家产业核心竞争力的关键因素。尤其是随着经济增速，工程机械朝着大功率发展，对其核心传动部件如变速箱齿轮传动的设计提出了更高要求。
[0003]目前我国齿轮行业面临的主要问题是高效率、大承载能力、轻量化、高可靠性的高性能齿轮产品的设计和制造能力明显不足。平行轴齿轮传动是齿轮传动最普遍的应用形式，其中，渐开线齿轮应用最为广泛。但是渐开线齿轮发展至今，始终存在因齿面相对滑动所带来的摩擦磨损、胶合、塑性变形等传动失效问题，严重影响了齿轮产品尤其是高速重载齿轮的传动效率、使用寿命和可靠性，制约了“高尖精”机械装备的性能提升。尤其是在重载情况下，渐开线齿轮齿顶的相本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种平行轴传动的不等压力角端面双圆弧齿轮机构，包括小轮和大轮组成的一对齿轮副，所述小轮通过输入轴与驱动器固连，所述大轮连接输出轴，所述小轮和所述大轮的轴线平行，其特征在于：所述小轮和所述大轮的端面齿廓具有轴对称形式，左右侧端面齿廓从齿顶到齿根都分别由凸圆弧齿廓、直线齿廓、凹圆弧齿廓和齿根过渡曲线组成；所述小轮和所述大轮的啮合方式为端面双点接触的凹凸啮合传动，且两个啮合点具有不等压力角；所述小轮在所述驱动器的带动下旋转，通过两对凸圆弧齿廓与凹圆弧齿廓之间的连续啮合，实现平行轴之间的平稳啮合传动，两个不等压力角的啮合点在所述小轮和所述大轮的齿面上分别形成两条螺距相等的接触线，且均为圆柱螺旋线；所述小轮和所述大轮的轮齿齿面均为其端面齿廓沿着各自的接触线做圆柱螺旋运动得到的螺旋齿面，所述螺旋齿面的螺距与接触线的螺距相等，且所述小轮和所述大轮轮齿的螺旋方向相反。2.根据权利要求1所述的平行轴传动的不等压力角端面双圆弧齿轮机构，其特征在于：所述小轮和所述大轮端面双点接触的凹凸啮合传动，其两个啮合点分别为所述小轮轮齿的凸圆弧齿廓与所述大轮轮齿的凹圆弧齿廓的啮合点M
R1
以及所述小轮相邻轮齿的凹圆弧齿廓与所述大轮相邻轮齿的凸圆弧齿廓的啮合点M
R2
；这两对凹凸圆弧端面齿廓啮合点的法线相交于同一点，该点为这对双圆弧齿轮节圆的切点，即节点；两个啮合点到节点的水平距离都为PM；当这对平行轴传动的不等压力角端面双圆弧齿轮机构传动时，两个啮合点M
R1
和M
R2
具有相同的轴向运动速度，分别形成空间两条啮合线K
R1
‑
K
R1
和K
R2
‑
K
R2
，且各自形成所述小轮和所述大轮的齿面的两条接触线。3.根据权利要求2所述的平行轴传动的不等压力角端面双圆弧齿轮机构，其特征在于：所述小轮和所述大轮的齿面接触线由如下方法确定：在o
p
‑‑
x
p
,y
p
,z
p
、o
k
‑‑
x
k
,y
k
,z
k
及o
g
‑‑
x
g
,y
g
,z
g
三个空间坐标系中，其中o
p
、o
k
和o
g
分别为三个空间坐标系的原点，x
p
、x
k
和x
g
分别为三个空间坐标系的x轴，y
p
、y
k
和y
g
分别为三个空间坐标系的x轴，z
p
、z
k
和z
g
分别为三个空间坐标系的z轴，z
p
轴与所述小轮的回转轴线重合，z
g
轴与所述大轮的回转轴线重合，z
k
轴与通过啮合点M
R1
的啮合线K
R1
‑
K
R1
重合，且z
k
轴与z
p
、z
g
轴互相平行，x
p
与x
g
轴重合，x
k
与x
g
轴平行，o
p
与o
g
的距离为a；坐标系o1‑‑
x1,y1,z1与所述小轮固联，坐标系o2‑‑
x2,y2,z2与所述大轮固联，小轮坐标系o1‑‑
x1,y1,z1和大轮坐标系o2‑‑
x2,y2,z2在起始位置分别与坐标系o
p
‑‑
x
p
,y
p
,z
p
及o
g
‑‑
x
g
,y
g
,z
g
重合，所述小轮以匀角速度ω1绕z
p
轴顺时针旋转，所述大轮以匀角速度ω2绕z
g
轴逆时针旋转，从起始位置经一段时间后，坐标系o1‑‑
x1,y1,z1及o2‑‑
x2,y2,z2分别旋转，此时啮合点为M
R1
和M
R2
，所述小轮绕z
p
轴转过角，所述大轮绕z
g
轴转过角；当所述小轮和所述大轮啮合传动时，设定啮合点M
R1
从坐标原点o
k
开始沿啮合线K
R1
‑
K
R1
运动，M
R1
点运动的参数方程为：与此同时，啮合点M
R2
以相同的运动速度沿啮合线K
R2
‑
K
R2
运动，M
R2
点运动的参数方程为：
式中，t为啮合点M
R1
的运动参数变量，0≤t≤Δt，Δt为运动参数变量的最大取值；c1为啮合点运动待定系数，单位为毫米，PM为啮合点到节点的水平距离；为了确保定传动比啮合，所述小轮和所述大轮的转角与啮合点的运动必须是线性关系，所述小轮和所述大轮的转角与啮合点的关系式如下：式中，k为啮合点运动的线性比例系数，其单位为弧度；i
12
为小轮与大轮之间的传动比；当啮合点M
R1
沿啮合线K
R1
‑
K
R1
运动时，点M
R1
同时在小轮凸圆弧齿面和大轮凹圆弧齿面分别形成接触线C
R1p
和C
R1g
；当啮合点M
R2
沿啮合线K
R2
‑
K
R2
运动时，点M
R2
同时在小轮凹圆弧齿面和大轮凸圆弧齿面分别形成接触线C
R2p
和C
R2g
；根据坐标变换，得到坐标系o
p
‑‑
x
p
,y
p
,z
p
、o
k
‑‑
x
k
,y
k
,z
k
及o
g
‑‑
x
g
,y
g
,z
g
、o1‑‑
x1,y1,z1和o2‑‑
x2,y2,z2之间的齐次坐标变换矩阵为：其中，其中，式中，R1为小轮的节圆柱半径，R2为大轮的节圆柱半径，PM为啮合点M
R1
和M
R2
到节点P的距离，α
t1
为啮合点M
R1
的端面压力角，α
t2
为啮合点M
R2
的端面压力角；由所述M
R1
点运动的参数方程和所述齐次坐标变换矩阵，求得小轮凸圆弧齿面的接触线C
R1p
的参数方程为：由所述M
R1
点运动的参数方程和所述齐次坐标变换矩阵，求得大轮凹圆弧齿面的接触线C
R1g
的参数方程为：
由所述M
R2
点运动的参数方程和所述齐次坐标变换矩阵，求得小轮凹圆弧齿面接触线C
R2p
的参数方程为：由所述M
R2
点运动的参数方程和所述齐次坐标变换矩阵，求得大轮凸圆弧齿面接触线C
R2g
的参数方程为：4.根据权利要求1所述的平行轴传动的不等压力角端面双圆弧齿轮机构，其特征在于：所述小轮和所述大轮的端面齿廓由如下方法确定：分别在小轮凸圆弧齿廓ar1的圆心o
a1
和大轮凹圆弧齿廓br2的圆心o
b2
建立局部坐标系S
a1
(o
a1
‑
x
a1
y
a1
z
a1
)和S
b2
(o
b2
‑
x
b2
y
b2
z
b2
)，得到小轮凸圆弧齿廓ar1和大轮凹圆弧齿廓br2的参数方程分别为:方程分别为:式中...

【专利技术属性】
技术研发人员：文龙，陈祯，
申请(专利权)人：中国地质大学武汉，
类型：发明
国别省市：